[发明专利]一种紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1及其编码蛋白和应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1及其编码蛋白和应用。

背景技术

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是我国重要的栽培饲用牧草资源，其蛋白质含量高、营养价值丰富，适口性好，产草量高，抗逆性强，被誉为“牧草之王”。紫花苜蓿是理想的饲用植物，同时也是良好的绿肥植物，具有很强的固氮、蓄水和保护生态平衡的能力，在农牧业发展中占重要地位。我国北方地区，由于冬季气候干燥寒冷，许多引进的紫花苜蓿品种普遍存在越冬率低、容易发生冻害和死亡的现象。低温已成为限制北方紫花苜蓿产业发展的重要影响因素。紫花苜蓿越冬问题，即紫花苜蓿的抗寒性问题，一直是紫花苜蓿研究人员亟待解决的难题。

低温是植物在生长发育过程中常见的一种非生物逆境胁迫。低温能够引起植物膜损伤、光合降低、呼吸增强、有害化学物质积累、生长抑制以及代谢失调等现象。低温环境不仅影响植物的生长、发育、代谢，还影响植物的产量，质量，同时还决定植物的地域分布。大多数源于温带地区的植物可以通过低温驯化提高植物的抗寒能力，如小麦、大麦、油菜等。Thomashow将冰点以上的低温激活了转录和新陈代谢的重编，进而增加了植物对冰冻的耐性过程定义为“冷适应”。该过程涉及植物生理生化的多个过程，如：细胞渗透性的增强、质膜合成物的改变、抗氧化物增强、初级代谢产物的活跃等，也是植物为了安全度过冬季所要经历的必须阶段。

近年来，植物冷驯化和抗寒分子机理的研究取得了显著进展，紫花苜蓿抗寒基因工程也取得了较大进步。低温胁迫下，植物细胞中会产生大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其他细胞组分的严重损伤，而植物体内的各种酶促和非酶促抗氧化系统可有效清除活性氧。因此，通过将编码抗氧化酶的基因导入紫花苜蓿，可能会为提高紫花苜蓿抗逆性开辟一条新的途径。Ca²⁺信号途径在植物抵抗冷胁迫中起到重要作用，大量研究表明，细胞内钙离子浓度的瞬时升高是触发植物防御反应的早期信号，这种浓度变化需要通过Ca²⁺受体传递给相应的靶蛋白而起作用。CAMTA(calmodulin-bindingtranscriptionactivator)基因，又称SR(singaling-responsiveprotein)基因是一类能与钙调素结合并具有转录激活作用的蛋白。Doherty等发现AtSR1/CAMTA3和AtSR2/CAMTA1在植物耐低温中起着重要作用。突变体camta1中冷诱导的CBF1、CBF2、ZAT12和GOLS3的表达水平远低于野生型；双突变体camta1/camta3对低温的耐受性显著低于野生型。CAMTA基因在植物响应低温胁迫的钙信号通过中起着重要作用，虽然拟南芥、小麦、番茄都有报道，但是紫花苜蓿中CAMTA基因及相关应用至今尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1及其编码蛋白和应用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1，该紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1的核苷酸序列如SEQ.ID.NO.1所示，序列长度为3123bp，核苷酸序列的碱基组成为916A869T748G590C。

本发明还公开了由上述的紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1编码的蛋白，该蛋白的氨基酸序列如SEQ.ID.NO.2所示，序列长度为1040个氨基酸残基。

本发明还公开了含有上述的紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1的表达载体，所述表达载体为pCBM-35S-CATMTA1，含有草甘膦筛选标记基因PPT和组成型启动子35S。

本发明还公开了上述紫花苜蓿抗寒基因MsCAMTA1在提高紫花苜蓿对环境抗寒性能中的应用。

进一步地，构建含有上述基因MsCAMTA1的植物表达载体，再将所构建的植物表达载体转化到烟草(Nicotianatabacumcv.SR-1)中，筛选获得抗寒性增强的烟草。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：